电压源型PWM整流器的研究与设计.pdf

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1、<电气开关>(2011．No．6)39文章编号：1004—289X(2011)06—0039—04电压源型PWM整流器的研究与设计耿洋，王鹏(中机十院国际工程有限公司，河南洛阳471000)摘要：针对常规变频器采用不可控整流，无法回馈电能的问题，设计了基于SVPWM控制的三相PWM可逆整流器。其鲁棒性强、可以实现能量的双向传输、功率因数高、可减少谐波污染、节约电能。关键词：PWM整流器；空间电压矢量；Maflab仿真；功率因数中图分类号：TM461文献标识码：B‘StudyandDesignofVoltageSourcePWMRectifiersGEN

2、GYang，WANGPeng(ChinaMachineryTDIInternationalEngineeringCo．，Ltd．，Luoyang471000，China)Abstract：FortheproblemsthattheconventionMinverteradoptsuncontrollablerectificationandcannotfeedbackelec—tricenergy，athree—phasePWMreversiblerectifierbasedontheSVPWMcontrolhasbeendesigned．Itsrobu

3、stnessisstrongandcanachieveenergytwo—waytransmission．Thepowerfactorishighandcanreduceharmonicpollutionandsaveelectricenergy．Keywords：PWMrectifier；spacevoltagevector；Matlabsimulation；powerfactor1引言高功率因数运行，能量双向流动，节约了大量电能。PWM整流器已不是传统上的AC／DC变换器。由于PWM整流器可实现电能的双向传输，当PWM整流器从电网吸取电能时，其运行

4、于整流工作状态；而当PWM整流器向电网传输电能时，其运行于有源逆变工作状态。随着电力电子器件不断发展及控制芯片性能的不断提高，实现双PWM的变频器已成为发展趋势。目前，逆变部分在电机控制上已非常成熟。因此，研究整个系统的控制关键在于整流部分⋯。本文首先介绍了单相电压源型PWM整流器的拓扑结构，并对其工作原理进行了详细分析，并在其基础上给出了三相电压源型PWM整流器拓扑结构，简单分析了其工作原理，建立了三相电压源型PWM整流器在d、q坐标e系下的数学模型，介绍了三相电压源型PWM整流器的电压空间矢量控制系统的设计。并建立了数学模型，提出了基于固定开关频率

5、的SVPWM电流控制，并对三相电压源型PWM整流器整个系统进行了仿真研究，仿真结果表明，本文所采用的电压空间矢量控制策略是可行的，可以使三相电压源型PWM整流器实现《电气开关》(2011．No．6)示。主要包括交流侧的电感、电阻、直流输出电容以及由全控开关器件和续流二极管组成的三相半桥电路，u／．Ln。为电源电压，为交流侧滤波电感，用来滤除网侧电流的谐波，电阻R为滤波电感的等效电阻和功率开关管损耗等效电阻的合并，R为负载的电阻。图3坐标系(d，q)、(a，b，c)及矢量分解l比矢量E滞后90。相角的轴方向电流分量，。定义为无CI-：=-b功分量。可以推

6、导出三相电压源型整流器在两相旋转-L．c坐标系(d，q)下的数学模型为：。c=丢sq+ids)-iL图2三相电压源型PWM整流器拓扑结构￡誓¨_eq2．3三相电压源型PWM整流器工作原理与单相全桥PWM整流器拓扑结构相比，三相dio-toLiq+矾=ed一dsdPWM整流器拓扑结构中主电路多了一相桥臂。对于单相电压源型整流器的单极性PWM过程，只需对两4电压源型PWM整流电路控制策略相桥臂施加幅值、频率相等，而相位相差180。的正弦三相电压源型PWM整流器的控制方法分为两波调制信号即可。与单相全桥电压源型整流器相似，种：没有引入交流电流反馈的间接电流控

7、制和引入了三相电压源型整流器则需对三相桥臂施加幅值、频率交流电流反馈的直接电流控制。间接电流控制主要是相等，而相位互差120。的三相对称正弦波调制信号，相位幅值控制，直接电流控制有电流滞环控制、电流差电路工作原理和前述的单相全桥电路相似。在稳态工与三角波比较控制、电压空间矢量调制控制、瞬时功率作时，三相电压源型整流器输出直流电压不变，开关器平衡控制等。另外还有为了有目的地抑制某些谐波而件在PWM控制下开通或关断，由于输入电感的滤波提出的最优PWM控制方法等。本文采用的是电压空作用，忽略三相电压源型整流器交流网侧电压的谐波，间矢量调制控制。可以把网侧交流

8、电压看成是可控的正弦三相电压源。4．1电压空间矢量控制理论与单相全桥电压源型整流器工作原理相同